Шрус наружный для чего нужен
Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС)
Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) обеспечивает передачу крутящего момента, не сковывая движение колеса
Переднеприводные автомобили в конце 60-х привлекли внимание разработчиков всех крупнейших автомобильных концернов, так как компоновка их кузова позволяет отдать максимум места в автомобиле водителю и пассажирам. Чтобы обеспечить привод на передние управляемые колеса, и не лишать их возможности поворачивать, пришлось придумать сложный механизм под названием ШРУС.
История создания ШРУСа
Поскольку конструкций шарнира равных угловых скоростей существует несколько, установить, какая из них возникла первой, достаточно сложно. Известно, что ШРУС шарикового типа, наиболее распространенный в наши дни, появился впервые в двадцатые годы прошлого века. Кулачковый ШРУС был разработан французским изобретателем по фамилии Грегуар. В начале двадцатых годов он запатентовал изобретение под именем «Тракта». Еще один тип — спаренный карданный ШРУС — применялся, в основном, в автомобилях производства США двадцатых годов, таких как Cord L29, а также в трансмиссии французских автомобилей «Панар-Левассор» 50-60-х годов. В наше время применяется в схемах транспортных средств, не развивающих высокую скорость, к примеру, на тракторах.
Назначение ШРУСа
Шарнир равных угловых скоростей используется в независимой подвеске передних управляемых колес при условии, если они же являются ведущими. ШРУС — составная деталь, и помимо вращения обеспечивает угол поворота до 70 градусов, что позволяет применять его в конструкции ведущей оси.
Сходство ШРУСа с ручной гранатой обеспечило ему соответствующее прозвище, причем, не только в русском языке
Реже встречается в заднеприводных и полноприводных автомобилях, и только в том случае, если сзади также применена независимая подвеска. В этом случае каждое из задних колес имеет пусть ограниченную, но несинхронизированную с другим колесом возможность передвижения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что делает невозможным применение традиционных для задней ведущей оси приводных валов.
Если угол между сочленениями небольшой, с передачей крутящего момента легко справляются карданные шарниры неравных угловых скоростей. С увеличением значений этих углов валы начинают вращаться слишком неравномерно, что делает работу передачи проблематичной и ведет к потере мощности. Для решения таких проблем и существует ШРУС.
Внутренний и внешний ШРУС
Обычно в трансмиссии переднеприводных автомобилей применяются ШРУСы двух видов — внутренние и внешние. Такая конструкция придумана для обеспечения большей свободы передвижения вала, чем может обеспечить один шрус. Внутренний шрус устанавливается внутри корпуса коробки передач, а внешний устанавливается у самого колеса.
Устройство и принцип работы ШРУСа
В зависимости от типа (шариковый, триподный, кулачковый или спаренный карданный) конструкция ШРУСа может быть разной. Тем не менее, их роль в конструкции трансмиссии одинакова: ШРУС входит в состав приводного вала. Одна сторона вала вставляется в подшипник ступицы колеса, а другая – в дифференциал. Шарниры равных угловых скоростей передают энергию вращения от двигателя к ведущим колесам через подшипники ступиц.
Две основные составляющие ШРУСа – это корпус и обойма, находящаяся внутри него. Оба этих элемента имеют канавки, в которых расположены шарики. Они жестко соединяют обе детали, имеющие сферическую форму, и передают вращение.
Для наружных и внутренних ШРУСов используются различные типы шарниров: наружный конец приводного вала оснащают шаровыми, а внутренний – треножными
Диапазон рабочего угла наружного ШРУСа шире, чем у внутреннего, поскольку при повороте управляемого колеса угол поворота наружного ШРУСа может доходить до 50 градусов. Рабочий угол внутреннего ШРУСа не превышает 20 градусов. Поэтому для наружных и внутренних ШРУСов используются различные типы шарниров: наружный конец приводного вала оснащают шаровыми, а внутренний – треножными.
В конструкцию наружного ШРУСа входит обойма, установленная на валу, с шестью канавками, расположенных по радиусу. Корпус узла имеет такое же количество радиальных канавок. В них находятся шарики, которые и передают крутящий момент. Такая передача происходит от вала к корпусу ШРУСа и дальше, к ступице колеса.
Конструкция ШРУСа допускает изгиб, но не осевое перемещение. Внутренние ШРУСы, рассчитанные и на изгиб, и на осевое перемещение, имеют несколько иное устройство.
Внутренние шарниры равных угловых скоростей отличаются и между собой. Это зависит от модели автомобиля, на который они устанавливаются. К примеру, в ВАЗовских внутренних ШРУСах канавки корпуса прямые, а не радиальные.
А во внутреннем ШРУСе «Таврии» ролики установлены на трех шипах крестовины, которые вращаются на игольчатых подшипниках. Они помещаются во внутренние продольные пазы корпуса ШРУСа. Таким образом, сочленению обеспечивается как изгиб, так и осевое перемещение.
Пыльник ШРУСа удерживают на месте два хомута. Они продаются в комплекте с любым новым ШРУСом
Поскольку ШРУС располагается в проблемной зоне, где много грязи и пыли, он снабжен герметичной защитой. Эту роль выполняет пыльник – гофрированная резиновая накладка, закрепленная на корпусе ШРУСа хомутами.
Несмотря на разнообразие конструктивных решений ШРУСов, принцип их работы остается неизменным — точки контакта, передающие окружные силы, должны обязательно находиться в биссекторной полости, проходящей через биссектрису угла, образованного валами.
Достоинства и недостатки ШРУСа
К явным преимуществам ШРУСа можно отнести то, что при передаче при помощи этого шарнира потери мощности, по сравнению с другими аналогичными механизмами, почти не наблюдается. Другие плюсы — его легкий вес, относительная надежность и простота замены в случае поломки.
К недостаткам ШРУСов следует отнести наличие в конструкции пыльника, который одновременно является контейнером для смазки. Расположен ШРУС в таком месте, где его соприкосновение с посторонними предметами практически невозможно предотвратить. Пыльник может быть порван, к примеру, при езде по слишком глубокой колее, при переезде через препятствие и тп. Как правило, узнает об этом владелец автомобиля только тогда, когда грязь уже попала внутрь пыльника через трещину в пыльнике, спровоцировав интенсивный износ. Если есть уверенность, что это произошло недавно, можно снять шрус, промыть его, заменить пыльник и заполнить его новой смазкой. Если же неприятность случилась значительное время назад, ШРУС обязательно выйдет из строя раньше времени.
Просто о сложном: что такое ШРУС
Различные выражения (цензурные и не очень) относительно ШРУСов слышал каждый автовладелец. Где-то в передних колесах оно стоит. Но что за странное такое словечко? Или, это все же аббревиатура? Давайте разбираться. И поэтому, для начала, чуть-чуть теории.
Во-первых, выясним раз и навсегда, что ШРУС — это именно аббревиатура. Расшифровывается как «шарнир равных угловых скоростей». Что за скорости и где их нужно уравнивать? Во время движения автомобиля в повороте все его колёса проходят разную длину окружности. То есть, крутятся хоть и одновременно, но с разными скоростями. Чтобы трансмиссию от такого неравенства не закусывало, придумали дифференциал. Кстати, о том, как он работает, я простыми словами уже рассказывал в одной из статей. Но сегодня мы заострим внимание на том, что колеса не только вращаются с разными скоростями, но и одномоментно могут находиться в разных плоскостях. Что это значит? Да всё просто: обычная кочка или ямка — и вот, два колеса одной оси уже не на одной оси — такой вот каламбурчик.
Более того, в голове сразу же всплывает и вторая логическая модель движения: как передавать вращение на колёса во время их поворота? А тем более, если поворачиваем на ухабах (то есть всегда…)? Ведь получается, что колёса в этот момент не только одно выше/другое ниже, но еще и оба не перпендикулярны своим полуосям! Вот здесь-то и работают ШРУСы. А если тезисно и простыми словами: ШРУС — это узел в трансмиссии, призванный равномерно передавать вращение на колёса одной оси вне зависимости от их взаимного положения.
Внешний ШРУС
Сейчас поговорим о внешних ШРУСах, а в конце я добавлю несколько слов и про внутренние с видеопояснением. Итак, внешний шарнир.
Находится сия приблуда почти на стыке колеса и полуоси — то есть, в ступице. Наверняка хоть раз видели резиновую пирамидообразную гармошку на оси с внутренней стороны колеса. Вот это оно, а гармошка называется пыльником и призвана уберегать шарнир от воздействия воды, пыли и грязи.
Теперь хорошо бы разобраться почему, собственно, равных угловых скоростей? Дело в том, что не все типы угловых передач способны передавать вращение равномерно. Пример тому — обыкновенная карданная передача. Такой вид связи двух осей хоть и способен работать с непрерывно изменяющимся углом сопряжения, но чем больше угол между осями — тем менее равномерно передается вращение. Проще говоря, если при угле работы кардана в 10 градусов всё крутится почти плавно, то при 35 градусах уже будут ощутимы явные рывки. Разумеется, это пагубно сказывается на ресурсе деталей трансмиссии, да и на ездовом комфорте тоже. Существуют и сложные типы карданных передач, где такой эффект практически сведен на нет, но они довольно громоздки и поэтому, в легковых автомобилях практически не применяются.
А вот ШРУС способен передавать вращение на углы до 70 градусов абсолютно плавно, без эффекта «заедания». То есть, полностью сохраняется равномерность вращения ведущего и ведомого валов независимо от угла их сопряжения. Отсюда и название.
Ну а теперь к тому, как это чудо устроено. Если без усложнений, то есть внешний корпус с канавками и полуось, передающая вращение от двигателя. Между ними стоит внутренняя обойма, на которую по периметру надет сепаратор. А между обоймой и сепаратором зафиксированы (чтобы не рассыпались) обыкновенные металлические шарики. Всё это хозяйство вставлено друг в друга и закреплено стопорным кольцом, образуя единый узел. И получается, что на какой бы угол и в каком направлении не изгибался корпус (читай — колесо машины) — шарики, перемещаясь по канавкам корпуса, будут равномерно передавать ему (корпусу) вращение от полуоси. Ниже картинка для понимания этой немудрёной схемы.
Ну и наконец, почему «рвутся ШРУСы» и что это значит. Как понятно из этого расхожего выражения, ничего хорошего это не значит. 🙂 Ломаются они либо банально от естественной изношенности узла, либо благодаря горячей крови наездника, который обожает пустить пыль в глаза (во всех смыслах) и регулярно давит на гашетку с выкрученными до упора колесами. А из конструкции шарнира понятно, что чем больше угол передачи — тем выше нагрузка на все детали узла. То есть, шлифовать асфальт с вывернутым рулём можно очень красиво, но недолго. Здесь мы имеем ввиду, конечно, переднеприводные автомобили: если привод задний, то никаких ШРУСов на управляемых колёсах нет.
Кстати, провести первичную диагностику можно на слух. Характерное равномерное пощёлкивание в такт вращению колеса при вывороте руля до упора (при медленной езде, разумеется) может говорить о том, что ресурс внешнего ШРУСа на исходе.
Внутренний ШРУС
Теперь, как обещал, про внутренний ШРУС. Конструкция его может быть аналогична внешнему, но как правило, применяется другая схема. Такой ШРУС работает на трёх подшипниках и потому называется трипод. Статистически, выходит из строя он значительно реже внешнего. Прежде всего, из-за того что работает под меньшими углами нежели свой собрат. Но и его ресурс не бесконечен. Кстати, в отличие от внешнего шарнира, трипод еще имеет некоторый свободный ход в поперечном (относительно кузова) направлении. Это «растяжение» необходимо для компенсации общей длины всей сборки полуоси при работе подвески вверх/вниз. Конструктивно, у внутреннего ШРУСа также есть внешний корпус (т.н. «стакан») с канавками подобно внешнему. Но только перемещаются в них не шарики, а подшипники, закрепленные на трёх противопоставленных осях обоймы.
Задачи ШРУСа мы подробно рассмотрели на примере внешнего, и трипод здесь принципиально ничем не отличается: равномерно передавать вращение при любом доступном ему угле. Просто угол работы трипода заметно меньше — до 18 градусов. Оно и понятно: нет необходимости передавать вращение на вывернутые колеса: этим занимаются внешние «гранаты» (как их еще называют).
А если написанного все равно недостаточно, то приглашаю вас к просмотру небольшого видеоролика. В нём я меняю пыльник внутреннего ШРУСа с подробными пояснениями где, что и как. Кстати, после просмотра вы наверняка будете полны решимости не ехать на сервис, а при необходимости провести эту вполне несложную процедуру самостоятельно
Чем отличается внутренний шрус от наружного (основные отличия)
Применение таких устройств в автомобилях необходимо, так как колеса имеют подвижность относительно выходного вала трансмиссии. На автомобилях с задним приводом подвижность оси относительно выходного вала КПП, в основном, имеется только в вертикальной плоскости. Поэтому механизмы передачи угловой скорости на этих авто имеют простую карданную конструкцию.
С появлением автомобилей, в которых ведущие колеса имеют большую степень подвижности относительно выходного вала, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, встала острая необходимость использования сложных механизмов.
Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС): что это такое в автомобиле и история создания
Впервые механизм, похожий на современный шариковый ШРУС, предложил, а точнее, запатентовал в 20-х годах минувшего столетия инженер Альфред Рцеппа. Его до сих пор именуют шарнир Рцеппа. Приблизительно в то же время француз Грегуар изобрел кулачковый (сухариковый) механизм «Тракта». Кулачковый механизм имеет неприятную особенность – он может перегреваться. Поэтому в современной автомобильной технике его применяют преимущественно на грузовиках.
Видео — замена ШРУСа на Шевролет Ланос (Сhevrolet Lanos):
В современном виде «гранаты» достигли кое-какого совершенства в 60-х годах прошлого столетия. Немалую заслугу в разработке их конструкции имеют японские инженеры.
Шарниры равных угловых скоростей в современных автомобилях устанавливаются в паре: внешний и внутренний. Внешний ШРУС установлен со стороны ступицы. Внутренний ШРУС устанавливается со стороны дифференциала.
Классический ШРУС включает следующие основные узлы:
Чем наружный ШРУС отличается от внутреннего?
Как оказывается, для того, чтобы обеспечить успешное движение автомобиля, одного ШРУСа на каждое из колес — слишком мало. Для правильного функционирования всего привода, необходимо чтобы их была пара. Визуально можно заметить, что внутренний ШРУС, является гораздо больше по своим размерам, нежели ШРУС наружный. Кроме этого, он еще и стоит на гораздо дороже. Следовало бы отметить то, что особенности конструкции, а также механизм передачи вышеупомянутого вращательного движения, поступаемого от вала редуктора на ведущие колеса требует того, чтобы на пути было сразу-же два шарнира и это как минимум.
Именно тот ШРУС, который передает вращение к валу от трансмиссии, будет называться внутренним, он намного больше по размерам, по этому отличить его от наружного — не составляет труда. Наружный ШРУС, в свою очередь, необходим для того, чтобы вращать ступицу колеса и по этому, в нем и предусмотрены посадочные шлицы. Меньшим в габаритах его вынуждает делать отсутствие приемлемого количества свободного пространства. По сути своей, одна только эта, не самая значимая особенность, их размеры, а также цена, представляет собой тот нюанс, который делает наружный и внутренний ШРУСы — совершенно разными.
Авто и мотоКомментировать
Основные виды таких шарниров
«Тракта» (кулачково-дисковый)
В состав ШРУСа входят 2 вкладыша, 2 кулака и диск. Вкладыши имеют цилиндрические шейки. Внутри имеются пазы. Шейки охвачены кулаками, диски входят в пазы. Рабочий угол перемещения не превышает 450.
«Веисс» (четыре плюс один)
Имеется в виду наличие 4-х основных и одного направляющего (центрирующего) шара.
Данный шарнир установлен на ГАЗ-66, других автомобилях с повышенной проходимостью. Главный его недостаток – максимальный угол поворота колеса всего 320. Срок службы таких шаров невысокий, так как нагрузка во время движения приходится только на 2 шара (другая пара задействована во время движения задним ходом).
Шести — шариковый ШРУС Альфреда Рцеппа
В данном механизме вращательное движение передается всеми шарами. Конструкция состоит из делительного рычажка, сепаратора, 6-ти шариков, корпуса, включающего сферическую чашку с ведомым валом, внутренней обоймы, которая включает сферический кулак с ведущим валом. ШРУСы Рцеппа имеют несколько модификаций.
Классический шарнир равных угловых скоростей может передавать значительные усилия с рабочим углом до 370. Имеет большой коэффициент полезного действия, большую нагрузочную способность.
Трехшиповой — трипод
Такой шарнир равных угловых скоростей иногда называется «трипод». Выпускается в двух модификациях – жесткий и универсальный. Жесткий шрус подразумевает отсутствие перемещения вдоль продольной оси, угол составляет до 430, применяются в качестве наружных ШРУСов. Универсальный имеет меньший угол, их можно применять в качестве внутренних шарниров.
Признаки неисправности
ШРУС предназначен для эксплуатации в достаточно суровых условиях. Поэтому на заводе-производителе автомобилей устанавливают только проверенные устройства. Их срок эксплуатации сравним со сроком эксплуатации всего автомобиля. Но нет ничего невозможного для российских автодорог. Наибольшую нагрузку испытывает внешний ШРУС. На него передаются все колебания, связанные с неровностью дорожного покрытия, резкими торможениями, ударами.
Видео — замена пыльника ШРУСа га Логан, Сандеро, Ларгус и все нюансы:
Прежде всего, следует следить за целостностью пыльников. Подтеки на них являются серьезной угрозой работоспособности.
Очень опасен для ШРУСов агрессивный характер вождения с вывернутыми до отказа колесами. Такой стиль преподается на курсах по экстремальному вождению.
Видео — замена пыльников ШРУСов:
Неисправность ШРУСов можно определить по люфту и звуку. Неисправные внешние ШРУСы при высокой нагрузке издают писк, похожий на звук тормозных колодок в изношенном состоянии. Также во время резкого трогания с места на вывернутых колесах может быть слышен характерный щелчок.
Самый классический вариант, когда наступает время ехать на замену ШРУСа, это появление характерного хруста с одной из сторон автомобиля. Такой хруст при повороте руля может издавать только шарнир равных угловых скоростей. Труднее определить, какой именно ШРУС звучит, внутренний или внешний.
Видео — как проверить какой ШРУС начал стучать:
Если посторонний шум появляется при прямолинейном движении, скорее всего, изношен внутренний ШРУС. Для точного определения могут помочь следующие процедуры.
Хрустит ШРУС — как определить какой из них, и что делать?
Здравствуйте, уважаемые автомобилисты! Автолюбитель может считать себя настоящим только, когда его действительно беспокоит состояние узлов и агрегатов автомобиля, а каждый новый стук, скрип и другие признаки поломок авто не дают покоя.
Управление автомобилем можно назвать комфортным, только при условии исправности, налаженности всех элементов.
Однако у каждой детали, особенно, тех, которые работают в нагрузке и при трении как ШРУС, имеется свой рабочий ресурс.
Рано или поздно материал изнашивается, теряет свои свойства, что приводит к выходу из строя детали. Это объективно. И, «подсказку» о приближении поломки со стороны самой детали, нужно воспринимать серьезно. Лучше не ждать, когда автомобиль остановится в дальней дороге, а незамедлительно приступать к поиску неисправности и её устранению.
Владельцы машин с передним приводом знакомы с таким неприятным явлением как хруст ШРУСа. Учитывая, что передняя подвеска машины, кроме основных её функций, должна ещё и обеспечивать передачу вращения от шестерён дифференциала к ведущим колёсам, она снабжена уникальными устройствами: шарнирами равных угловых скоростей, что в сокращенном варианте звучит как «ШРУС».
Деталь эта очень важная и по конструкции достаточно сложная, соответственно она дорогая и требует повышенного внимания. Если хрустит ШРУС, то без всяких колебаний необходимо ставить машину на ремонт и менять его.
Почему хрустит ШРУС?
Видео замены внешнего левого ШРУСа
Опытные водители на слух способны определять место поломки автомобиля. Подобные навыки приобретаются с течением времени, но хруст ШРУСА нельзя спутать ни с чем.
Для того, чтобы понять природу этого характерного шума, следует вспомнить, как же ШРУС устроен. Задача ШРУСА – это передача вращения от одной полуоси к другой при условии, что угол между ними непрерывно изменяется.
Такое свойство обусловлено необходимостью не только вращать ведущее колесо, но также давать ему возможность поворачивать и перемещаться вверх-вниз на пружине.
ШРУС состоит из таких основных элементов:
Все элементы выполнены настолько точно, что в собранном виде не имеют люфта. Обойма через шарики передаёт усилие на корпус и вращает его, а перемещение шаров по канавкам даёт возможность изменять угол между полуосями.
С течением времени в месте соприкосновения шариков с другими элементами образовывается выработка, появляется люфт. Свободный ход шариков (перекатывание) и порождает звук, который очень похож на хруст.
Учитывая, что ШРУСЫ устанавливаются по два на каждое колесо, при появлении тревожных симптомов возникает затруднение с тем, как узнать, какой ШРУС хрустит: внутренний или наружный, правый или левый.
Как определить какой ШРУС хрустит: внешний или внутренний, правый или левый?
Как известно, каждое ведущее колесо переднеприводного автомобиля, имеет по два шарнира равных угловых скоростей: внутренний передаёт вращение от шестерен дифференциала к оси, а наружный непосредственно от оси к ступице колеса.
Внешний и внутренний ШРУСы имеют одинаковую конструкцию, но разные размеры. Наружный изнашивается интенсивнее и выходит из строя быстрее.
Определить самостоятельно, какой ШРУС хрустит, можно двумя способами:
Сначала следует попробовать диагностировать наружные ШРУСЫ. Для этого следует максимально вывернуть руль в движении по ровной площадке в одну сторону, а затем в другую.
Если стучит ШРУС при повороте вправо, значит, соответственно, неисправен правый, а при повороте влево – левый.
Износ внутреннего ШРУСА определяется при прямолинейном движении, но необходимо заведомо выбрать неровный участок дороги, где будет канава или яма, для того, чтобы колесо в движении опустилось максимально низко.
Въезжая в углубление поочерёдно правым и левым колесом можно определить, с какой стороны ШРУС требует замены. Ну и конечно же, после того, как вы диагностируете, какой хрустит, незамедлительно приступайте к замене ШРУСа.
Как проверить ШРУС на исправность
Поднимается на домкрат колесо, со стороны которого слышен хруст. Проверка производится при помощи визуального осмотра наличия продольных и поперечных люфтов при повороте колеса.
Видео — как определить неисправность внутреннего ШРУСа:
Во время вращения колес слышен хруст неисправного ШРУСа. Если характерный звук появляется при прямолинейной установке колес, неисправен внутренний ШРУС.
Внешний правый ШРУС хрустит при повороте налево. Внешний левый шарнир равных угловых скоростей хрустит при повороте направо. Внутренние ШРУС могут хрустеть при движении с большой скоростью, на неровной дороге при прямолинейном движении.
В этом случае следует пригрузить капот автомобиля, например, мешками с картошкой. Если при прямолинейном движении будет издаваться характерный хруст, скорее всего, один из внутренних ШРУСов изношен.
Видео — как проверить ШРУС на исправность (3 способа):
Устройство приводного вала
Сам по себе ШРУС не может передать вращение от коробки передач к колесам, поэтому необходим приводной вал. Основа приводного вала – стальная труба, которая соединяет внутренний и внешний ШРУС. Внутренний ШРУС постоянно работает при угле поворота 10 – 30 градусов. Такой же угол поворота и у наружного ШРУС при прямолинейном движении вперед. Когда колеса поворачиваются, угол работы наружного ШРУС увеличивается вплоть до 60 градусов. При движении автомобиля по неровной поверхности расстояние от наружного до внутреннего ШРУС постоянно изменяется. Поэтому вал, на котором установлены два шарнира типа «Рцеппа» закреплен внутри шарниров таким образом, что при изменении расстояния он вдвигается внутрь, или наоборот, выдвигается наружу. Поэтому применение вала, на котором установлены наружный шарнир типа «Рцеппа» и внутренний типа «Трипод», позволяет жестко закрепить трубу, увеличивая общую прочность и надежность вала. Однако, изготовление такого вала более затратно, чем с двумя шарнирами «Рцеппа», поэтому на бюджетных автомобилях его не применяют.